DE202007014057U1 - Level measuring device for solid containers - Google Patents
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Abstract
Füllstandsensor
zur Bestimmung eines Füllstandes, insbesondere von Schüttgütern,
in einem Behälter aus einem festwandigen Material, wobei
das festwandige Material eine Wand ausbildet, beinhaltend:
eine
erste Elektrode (103), die an der Wand oder innerhalb der Wand zur
Verfügung gestellt ist;
eine zweite Elektrode (103),
die in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Kondensatorelektrode
und an der Wand oder innerhalb der Wand zur Verfügung gestellt
ist;
eine einen Schwingkreis (112) beinhaltende Sensorelektronik
(110), wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch
mit der Sensorelektronik verbunden und elektrisch voneinander isoliert
sind; und
eine Kontrolleinheit (250), die geeignet ist, einen
von der Sensorelektronik zur Verfügung gestellten Wert
in einen Füllstand umzurechnen.Level sensor for determining a level, in particular of bulk solids, in a container made of a solid-walled material, wherein the solid-walled material forms a wall, comprising:
a first electrode (103) provided on the wall or within the wall;
a second electrode (103) provided at a predetermined distance from the first capacitor electrode and at the wall or within the wall;
a sensor electronics (110) including a resonant circuit (112), the first electrode and the second electrode being electrically connected to the sensor electronics and electrically isolated from each other; and
a control unit (250), which is suitable for converting a value provided by the sensor electronics into a filling level.
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Messen eines Füllstandes in festwandigen Behälter. Im Besonderen betrifft die Erfindung kapazitive Füllstandssensoren zur Messung eines Füllstandes in einem festwandigen Behälter.The The invention relates to devices for measuring a level in firm container. In particular, the invention relates Capacitive level sensors for measuring a level in a solid container.
Kapazitive
Füllstandsensoren für Flüssigkeiten und
feine, das heißt feinkörnige Feststoffe, sind zum
Beispiel aus der europäischen Patentanmeldung
Für
Schüttgüter wurden in der Vergangenheit Füllstandsmessvorrichtungen
entwickelt, die zum Beispiel im deutschen Gebrauchsmuster
In vielen technischen Bereichen existieren bereits Behälter, wie zum Beispiel auch Silos, die nachträglich mit einer Füllstandsüberwachung ausgestattet werden sollen. Eine einfache und kostengünstige Füllstandsmessung ist hier mit herkömmlichen Mitteln oft nur schwer zu realisieren.In many technical fields already exist containers, such as silos, which later with a Level monitoring to be equipped. A simple and cost-effective level measurement is here with conventional means often difficult to realize.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Füllstandmessung zur Verfügung zu stellen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweist oder zumindest verringert, und kostengünstig und einfach eine Füllstandsmessung für festwandige Silos zur Verfügung stellt. Diese Aufgabe wird die in den Ansprüchen 1 und 20 angegebenen Vorrichtungen gelöst.Of the present invention is based on the object, a device to provide level measurement, which does not have or at least reduces the aforementioned disadvantages, and cost-effective and easy level measurement for solid silos provides. This task will the devices specified in claims 1 and 20 solved.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den beigefügten Zeichnungen sowie der Beschreibung.advantageous Embodiments emerge from the subclaims, the attached drawings and the description.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Füllstandsensor zur Bestimmung eines Füllstandes, insbesondere von Schüttgütern wie z. B. Brennstoffen, in einem Behälter aus einem festwandigen Material, wobei das festwandige Material eine Wand ausbildet, zur Verfügung gestellt. Der Füllstandssensor beinhaltet eine erste Elektrode, die an der Wand, z. B. direkt innerhalb oder außerhalb des Behälters an der Wand oder durch eine Klebeschicht oder Isolationsschicht verbunden mit der Wand, oder innerhalb der Wand zur Verfügung gestellt ist, eine zweite Elektrode, die in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Kondensatorelektrode und an der Wand, z. B. direkt innerhalb oder außerhalb des Behälters an der Wand oder durch eine Klebeschicht oder Isolationsschicht verbunden mit der Wand, oder innerhalb der Wand zur Verfügung gestellt ist, eine einen Schwingkreis beinhaltende Sensorelektronik, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch mit der Sensorelektronik verbunden und elektrisch voneinander isoliert sind, und eine Kontrolleinheit, die geeignet ist, einen von der Sensorelektronik zur Verfügung gestellten Wert in einen Füllstand umzurechnen.According to one Embodiment becomes a level sensor for the determination a level, in particular of bulk materials such as As fuels, in a container of a festwandigen Material, wherein the solid material forms a wall, for Provided. The level sensor includes a first electrode attached to the wall, e.g. B. directly inside or outside the container on the wall or through an adhesive layer or insulation layer connected to the wall, or provided within the wall, one second electrode, which is at a predetermined distance from the first Capacitor electrode and on the wall, z. B. directly inside or outside the container on the wall or through an adhesive layer or insulation layer connected to the wall, or provided within the wall, one a resonant circuit-containing sensor electronics, wherein the first Electrode and the second electrode electrically with the sensor electronics connected and electrically isolated from each other, and a control unit, which is suitable one of the sensor electronics available to convert the adjusted value into a filling level.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein füllstandsüberwachter Behälter, z. B. ein Silo, aus einem festwandigen Material zur Verfügung gestellt. Der Behälter beinhaltet eine Wand aus einem festwandigen Material; eine erste Elektrode, die an der Wand oder innerhalb der Wand zur Verfügung gestellt ist, eine zweite Elektrode, die in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Kondensatorelektrode und an der Wand oder innerhalb der Wand zur Verfügung gestellt ist, eine einen Schwingkreis beinhaltende Sensorelektronik, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch mit der Sensorelektronik verbunden und elektrisch voneinander isoliert sind, und eine Kontrolleinheit, die geeignet ist, einen von der Sensorelektronik zur Verfügung gestellten Wert in einen Füllstand umzurechnen.According to one Another embodiment is a level monitored Container, z. B. a silo, from a solid material made available. The container includes a wall of solid material; a first electrode, which is provided on the wall or inside the wall is a second electrode that is at a predetermined distance from the first capacitor electrode and on the wall or within the Wall is provided, a resonant circuit including sensor electronics, wherein the first electrode and the second electrode electrically connected to the sensor electronics and electrically isolated from each other, and a control unit, which is suitable one of the sensor electronics available to convert the adjusted value into a filling level.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen in schematischer Weise dargestellt. Es zeigen:following Be embodiments of the invention with reference to the drawings shown in a schematic way. Show it:
Die
in den folgenden Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele
werden anhand von Holzpellets als trockene Schüttgüter
beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Es können als Schüttgüter auch Naturprodukte
wie Getreide und Futtermittel, Kunststoffbauteile, Kunststoffgranulate, Kunststoffagglomerate,
Pulver, Tabletten oder eine Vielzahl anderer Schüttgüter
verwendet werden. Im Allgemeinen sind hierunter Stoffe zu verstehen,
die nicht in Form einer Flüssigkeit zur Verfügung
gestellt werden. Die Bezeichnung „trocken" ist nicht darauf eingeschränkt,
dass die Schüttgüter keinen Feuchtigkeitsgehalt
aufweisen können. Die Bezeichnung „trocken" bezieht
sich darauf, dass die Füllung des Behältnisses
nicht oder nur bedingt flüssig oder feucht ist, sondern
in Form von Granulaten, Pellets, Brickets oder anderen Stücken
in das Behältnis eingebracht wird. Darüber hinaus
können auch pasteuse Stoffe und flüssige Stoffe
in den Behälter
Wie
in
Gemäß Ausführungsformen,
die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen
kombiniert werden könne, können die Elektroden
auf die Wand des Silos aufgeklebt werden. Dabei ist es möglich, die
Elektroden von außen, wie in
Durch die Verwendung von Elektroden, die an oder in der Wand des Silos angebracht sind, ist es möglich, den Raum innerhalb des Silos gänzlich unmodifiziert zu belassen und somit eine Befüllung des Silos nicht zu beeinflussen oder zu beeinträchtigen. Darüber hinaus können die Elektroden innen oder außen an der Wand nachträglich angebracht werden, was ein einfaches Nachrüsten der Füllstandsmessung erlaubt. Zum Beispiel können Metallbänder von Innen oder außen auf die Wand des Silos aufgeklebt werden.By the use of electrodes attached to or in the wall of the silo attached, it is possible to move the space within the Silos completely unmodified to leave and thus one Filling of the silo should not be influenced or impaired. About that In addition, the electrodes can be inside or outside be attached to the wall retrospectively, which is a simple Retrofitting the level measurement allowed. To the For example, metal bands can be inside or outside glued to the wall of the silo.
Dabei
führt die Verwendung von elektrisch leitfähigen
Elektroden am Rand des Behältnisses, innerhalb der Wand
oder an der Wand dazu, dass trotz der Eignung für die Füllstandsmessung
von Schüttgütern ein Kondensator aus den Elektroden
Gemäß einigen
Ausführungsformen kann diese Anordnung der Elektroden ebenfalls
mit Wandmaterialien verwendet werden, die eine ausreichende elektrische
Leitfähigkeit aufweißen, um Explosionsschutzverordnungen
zu genügen. Diese Materialien können zum Beispiel
eine elektrische Leitfähigkeit haben. Zum Beispiel für
metallische Wände des Behältnisses
Gemäß typischen Ausführungsformen kann die Wand des Silos aus Kunststoff, Glas, Keramik, Beton, Gips oder Metall bestehen. Dabei können z. B. Wandstärken in einem Bereich bis zu 15 mm, z. B. von 1 mm bis 15 mm vorhanden sein. Typischerweise, kann bei nicht-metallischen Behältern, eine Anordnung der Elektroden außerhalb des Silobehälters gewählt werden. Bei metallischen Silowänden oder dickwandigen Silos können die Elektroden in Form von Metallbändern an der Innenseite der Wand des Silobehälters angeordnet sein.According to typical embodiments, the wall of the silo may be made of plastic, glass, ceramic, concrete, plaster or metal. This z. B. wall thicknesses in a range up to 15 mm, z. B. from 1 mm to 15 mm. Typically, with non-metallic containers, an array of electrodes outside the silo can be selected. In the case of metallic silo walls or thick-walled silos, the electrodes can be arranged in the form of metal strips on the inside of the wall of the silo container.
Gemäß anderen Ausführungsformen, können die Elektroden innerhalb des Behälters an der Wand befestigt sein, oder bei einer Wandstärke von zum Beispiel kleiner 15 mm auch außerhalb des Behälters befestigt sein.According to others Embodiments, the electrodes can be inside be attached to the wall of the container, or at a Wall thickness of for example less than 15 mm also outside be attached to the container.
Gemäß einigen
Ausführungsformen können die Elektroden
Für
die Ausführungsformen, bei denen die Elektroden
Die
gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen
angegebene Anordnung von Elektroden ermöglicht zum einen
die Verwendung für z. B. Schüttgüter
und zum anderen die Verwendung der kapazitiven Füllstandsmessung
insbesondere für eine einfache Nachrüstung an
bereits existierende Silos. Die hierdurch bedingte niedrige Kapazität
erschwert jedoch die Messung des Füllstandes. Die Elektroden
Der Schwingkreis innerhalb der Sensorelektronik kann z. B. ein Wien-Robinson-Oszillator sein. Bevorzugt handelt es sich hierbei um einen Oszillator, der mit einer Sinusschwingung oszilliert. Eine typische Frequenz des Schwingkreises im Leerzustand des Silos ist im Bereich von 70 bis 400 kHz, bevorzugt 100–150 kHz. Die Frequenz verringert sich, wenn der Silo befüllt wird.Of the Oscillation circuit within the sensor electronics can z. B. a Wien-Robinson oscillator be. This is preferably an oscillator which oscillated with a sinusoidal oscillation. A typical frequency of the Oscillating circuit in the empty state of the silo is in the range of 70 to 400 kHz, preferably 100-150 kHz. The frequency decreases itself when the silo is filled.
Die
Elektroden
Bei
der Befüllung des Silos
Insbesondere
wenn die Elektroden
Das
Ausgangssignal des in der Sensorelektronik
In
der Kontrolleinheit wird der durch die Sensorelektronik ermittelte
Wert umgerechnet, um in ein Verhältnis zur Silogröße
und/oder zur Siloform gebracht zu werden. Die Kontrolleinheit enthält
eine CPU und Kontrollvorrichtungen, die es ermöglichen, den
Füllstand z. B. zu visualisieren oder weiterzuverarbeiten.
Typischerweise kann bei Unterschreiten eines vorgegebenen Füllstandes
einen Alarm abgesetzt werden. Leitung
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Kontrolleinheit im Wesentlichen auch durch eine Anzeigeeinheit ersetzt werden. In diesem Fall wird von der Sensorelektronik direkt, z. B. ein pulsweitenmoduliertes Signal ausgegeben, das von einer Anzeigeeinheit in die entsprechende Anzeige umgesetzt wird. Die Sensorelektronik übernimmt demnach zusätzliche Funktionen, so dass die in Bezug auf die Figuren beschriebene Kontrolleinheit auf eine Anzeigeeinheit reduziert werden kann.According to one In another embodiment, the control unit may substantially also be replaced by a display unit. In this case will from the sensor electronics directly, z. B. a pulse width modulated Signal issued by a display unit in the corresponding Display is implemented. The sensor electronics takes over therefore additional features, so that in terms of the figures described control unit on a display unit can be reduced.
Bei der Erst-Inbetriebnahme oder bei einer Kalibrierung der Füllstandsmessung zu einem anderen Zeitpunkt ist der Silo leer und die Kontrolleinheit speichert das Signal der Sensorelektronik in leerem Zustand. Über eine Eingabeeinrichtung wird der Kontrolleinheit die Form des Silos sowie dessen Maße in einem Speicher zugeführt. Über einen Schalter kann ein Menü "Siloabgleich im leeren Zustand" ausgewählt werden. Hierdurch kann ein Füllstand von 0% definiert werden. Nach dem vollständigen Befüllen des Silos wird durch einen Schalter oder über ein Eingabeelement ein "Siloabgleich im vollen Zustand" ausgewählt. Dieser Wert entspricht dem Füllstand von 100%. Hierdurch kann die Kontrolleinheit auf den Silo inklusive dessen Dimensionen und die maximale Füllhöhe abgeglichen werden. Eine entsprechende Speichereinheit der Kontrolleinheit kann die Werte auch bei Stromausfall speichern, so dass nach einem Stromausfall keine Entleerung und Neubefüllung notwendig ist.at the initial commissioning or a calibration of the level measurement At another time, the silo is empty and the control unit stores the signal of the sensor electronics in an empty state. about an input device becomes the control unit the shape of the silo and its dimensions supplied in a memory. about a switch can be a menu "silo adjustment when empty" to be selected. This can be a level be defined by 0%. After complete filling of the Silos is through a switch or via an input element a "silo calibration in full condition" is selected. This Value corresponds to the level of 100%. This can the control unit on the silo including its dimensions and the maximum filling height can be adjusted. A corresponding memory unit of the control unit can also change the values save in case of power failure, so that after a power failure no Emptying and refilling is necessary.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen ist ein Sensorabgleich zur Kalibrierung der Füllhöhe derart möglich, dass die Anlage im Leeren Zustand in Betrieb genommen wird. Während der Befüllung ist die Anlage im Betrieb und misst die Werte während des Füllvorgangs. Nach dem Befüllen kann die Anlage, wie oben beschrieben, durch Setzen des „Siloabgleichs im vollen Zustand" und den Messdaten während der Befüllung kalibriert werden. Dabei ist die Kontrolleinheit und die Sensorelektronik während des gesamten Füllvorgangs eingeschaltet und misst in regelmäßigen Abständen die Füllhöhe, um somit eine verbesserte Kalibrierung bei der Befüllung zu erhalten.According to Further embodiments include a sensor calibration for calibration the filling height possible so that the Plant in empty state is put into operation. While During filling, the system is in operation and measures the values during the filling process. After filling The system can, as described above, by setting the "Siloabgleichs in full condition "and the measured data during filling be calibrated. Here is the control unit and the sensor electronics switched on during the entire filling process and periodically measures the Fill level, thus improved calibration to get during the filling.
Die Erfindungsgemäßen Ausführungsformen besitzen den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Weise für Schüttgüter bzw. für die Nachrüstung eine kapazitive Füllstandsmessung durchgeführt werden kann. Die hierbei auftretenden Probleme werden durch eine Anordnung der Elektroden innerhalb der Wand bzw. der Wand des Silos oder in direktem Kontakt mit der Wand des Silos innerhalb oder außerhalb gelöst.The Inventive embodiments have the advantage of being simple and inexpensive for bulk materials or for the Retrofitting a capacitive level measurement can be carried out. The problems that occur here be by an arrangement of the electrodes within the wall or the wall of the silo or in direct contact with the wall of the silo solved within or outside.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, die mit einer der anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, enthält der Sensor mindestens ein Paar von Elektroden, die mit einer Sensorelektronik verbunden sind. Typischerweise könne zum Beispiel auch 2, 3, 4 oder mehr Paare von Elektroden als Kondensatorelektroden zur Verfügung gestellt sein. Dabei ist eine Messung in unterschiedlichen Bereichen des Silos möglich. Gemäß weiteren Ausführungsformen, können die mehreren Paare auch mit einer Sensorelektronik verbunden sein.According to one another embodiment, with one of the other embodiments can be combined, the sensor contains at least one pair of electrodes connected to sensor electronics. typically, For example, 2, 3, 4 or more pairs of electrodes could be used be provided as capacitor electrodes. Here is a measurement in different areas of the silo possible. According to further embodiments, The multiple pairs can also be equipped with a sensor electronics be connected.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen, die mit einer der hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, enthält die Sensorelektronik Mittel zur Reduktion oder Verhinderungen statischer Aufladung der Elektroden. Als Beispiel werden jeweils von den Anschlüssen der jeweiligen Elektroden in der Sensorelektronik Paare von Zehnerdioden und/oder Widerstände mit dem Potentialausgleich bzw. Masse verbunden. Dabei sind die Paare von Zehnerdioden typischerweise in Reihe gegeneinander geschaltet, so dass erst ab einer vorbestimmten Potentialdifferenz zwischen einem Elektrodenanschlusses und dem Potentialausgleich, beispielsweise im Bereich von 3 V bis 12 V, eine Erdung des Anschlusses zur Verhinderung von statischen Aufladungen erfolgt. Durch Mittel zur Reduktion oder Verhinderung von statischen Aufladungen der Elektroden kann die Sensorelektronik geschützt werden und weiterhin Funkenschlag verhindert werden, der in explosionsgefährdeten Bereichen eine Gefahr darstellt.According to yet further embodiments, which may be combined with any of the embodiments described herein, the sensor electronics include means for reducing or preventing static charging of the electrodes. By way of example, pairs of tens diodes and / or resistors are connected to the potential equalization or ground, respectively, by the terminals of the respective electrodes in the sensor electronics. The pairs of diodes are typically connected in series against each other, so that only from a predetermined potential difference between an electrode terminal and the equipotential bonding, for example in the range of 3 V to 12 V, a grounding of An conclusion to prevent static charges. By means of reducing or preventing static charging of the electrodes, the sensor electronics can be protected and further sparking prevented, which is a danger in hazardous areas.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen ist ein Sensorabgleich zur Kalibrierung der Füllhöhe derart möglich, dass die Anlage im Leeren Zustand in Betrieb genommen wird. Während der Befüllung ist die Anlage im Betrieb und misst die Werte während des Füllvorgangs. Nach dem Befüllen kann die Anlage, wie oben beschrieben, durch Setzen des „Siloabgleichs im vollen Zustand" und den Messdaten während der Befüllung kalibriert werden.According to Further embodiments include a sensor calibration for calibration the filling height possible so that the Plant in empty state is put into operation. While During filling, the system is in operation and measures the values during the filling process. After filling The system can, as described above, by setting the "Siloabgleichs in full condition "and the measured data during filling be calibrated.
In
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind zur Illustration der Erfindung dargestellt und die Erfindung ist nicht als auf diese beschränkt anzusehen.The The above-described embodiments are for illustration of the invention and the invention is not as to this to look restricted.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 202006009381 U [0003] - DE 202006009381 U [0003]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200720014057 DE202007014057U1 (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Level measuring device for solid containers |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200720014057 DE202007014057U1 (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Level measuring device for solid containers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE202007014057U1 true DE202007014057U1 (en) | 2008-12-18 |
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ID=40149397
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DE200720014057 Expired - Lifetime DE202007014057U1 (en) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | Level measuring device for solid containers |
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